颗粒污泥反应器短程硝化水力水质数学模拟及设计运行优化
发布时间：2021-01-15 07:40
本课题基于计算流体力学（CFD）方法,以短程硝化颗粒污泥反应器为研究对象建立数学模型,探讨在低溶解氧条件下硝化颗粒污泥工艺中颗粒污泥混合不均的现象。模型中耦合气液两相湍流、物质扩散反应、颗粒追踪三个物理场,模拟反应器中的水体流动、溶解氧分布及颗粒污泥的运动情况。根据短程硝化颗粒污泥的实验数据,确定模型的相关匹配参数。研究目的是:保证在低溶解氧条件下实现颗粒污泥的均匀混合,减少曝气量,达到出水水质要求,为短程硝化颗粒污泥工艺的设计和优化提供理论依据。通过研究,得到以下结论:（1）培养短程硝化颗粒污泥时,溶解氧过低会导致颗粒污泥不能均匀混合。利用短程硝化颗粒污泥反应器培养颗粒污泥,确定模型的相关参数。通过溶解氧探头测得反应器内的溶解氧值,测得污泥的耗氧速率,并建立计算模型。经过数值计算,真实模拟反应器内流体流动、气相体积、溶解氧（DO）与颗粒污泥的分布,与实验室反应器的运行情况基本吻合。（2）改变短程硝化颗粒污泥反应器内的曝气量,计算模拟出反应器内的颗粒污泥分布情况。数值计算结果表明当曝气量小于0.5L·min-1,即溶解氧小于1mg·L-1时,颗粒污泥沉在反应器的底部;当溶解氧大于1L·...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 绪论
1.1 短程硝化颗粒污泥技术
1.1.1 短程硝化颗粒污泥理论及其重要性
1.1.2 短程硝化颗粒污泥形成的主要影响因素
1.1.3 低溶解氧在短程硝化中的重要作用
1.1.4 短程硝化颗粒污泥技术的研究现状
1.2 计算流体力学
1.2.1 湍流模型理论
1.2.2 有限元分析软件COMSOL multiphysics简介
1.2.3 CFD在水处理应用中的研究现状
1.3 课题的提出
1.4 研究的目的和内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
2 短程硝化颗粒污泥反应器的数值模拟
2.1 硝化颗粒污泥实验
2.2 数值方法与计算方程
2.2.1 动力学参数测定方法
2.2.2 计算流体力学方程
2.3 数学模型的建立
2.3.1 创建几何模型
2.3.2 初始条件与边界条件
2.3.3 网格划分与求解器
2.3.4 数值模拟计算
2.4 数值模拟结果与讨论
2.4.1 速度分布
2.4.2 气相分布
2.4.3 溶解氧分布
2.4.4 颗粒分布
2.4.5 收敛性分析
2.5 本章小结
3 曝气方式对反应器供氧和混合情况的影响
3.1 程序代码编写
3.2 实验验证
3.3 数值模拟结果与讨论
3.4 本章小结
4 短程硝化颗粒污泥反应器结构优化研究
4.1 沉淀区倾角尺寸优化研究
4.1.1 数值模拟方法
4.1.2 数值模拟结果与分析
4.1.3 本节小结
4.2 高度尺寸优化研究
4.2.1 数值模拟方法
4.2.2 数值模拟结果与分析
4.2.3 本节小结
5 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶解氧对CANON颗粒污泥自养脱氮性能的影响[J]. 张姚,韩海成,王伟刚,王晓东,王亚宜. 中国环境科学. 2017(12)
[2]湍流模型对旋流燃烧数值模拟的影响[J]. 樊玉光,李年祺. 石油化工应用. 2017(09)
[3]低溶解氧条件下处理模拟城市污水的研究[J]. 王雪微,左金龙,李雪,鄂睿峰,杨鑫国,陈大祥,王笑悦. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]AOB溶解氧亲和力低于NOB条件下序批反应器中NOB淘汰的实现机制[J]. 吴军,张悦,徐婷,严刚. 中国环境科学. 2016(12)
[5]微通道中悬浮液流动及颗粒分布的CFD模拟[J]. 赵振敏,吕利平,李俊宏,陈文,董立春,秦莉晓. 高校化学工程学报. 2016(02)
[6]CFD在平板膜MBR设计及运行优化中的研究[J]. 张宇,吴志超,藏莉莉,李汉冲,王志伟. 环境工程学报. 2016(02)
[7]基于污染物临界粘附力的超滤动态过程的CFD模拟[J]. 崔海航,刘珺芳. 环境科学学报. 2016(10)
[8]荷兰DHV将好氧颗粒污泥技术Nereda在世界范围内快速推广[J]. 丁志恒. 水处理技术. 2016(01)
[9]城市化进程对氮循环格局及动态的影响研究进展[J]. 高群,余成. 地理科学进展. 2015(06)
[10]污泥颗粒化技术在废水处理中的应用[J]. 池勇志,丁然,张昱,杨敏. 生物产业技术. 2015(03)
硕士论文
[1]短程硝化过程控制条件和数学模拟[D]. 徐婷.扬州大学 2016
[2]上流式厌氧污泥床反应器流态模拟研究[D]. 张恺.东华大学 2014
[3]CFD对UASB反应器内流态的模拟研究[D]. 全丽君.湖南大学 2012
[4]不同COD/N条件下颗粒污泥的形成过程及稳定性研究[D]. 张婷.西安建筑科技大学 2010
[5]地下水开采引起地面沉降的数值模拟分析[D]. 唐金颖.东北大学 2008
本文编号：2978521
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 绪论
1.1 短程硝化颗粒污泥技术
1.1.1 短程硝化颗粒污泥理论及其重要性
1.1.2 短程硝化颗粒污泥形成的主要影响因素
1.1.3 低溶解氧在短程硝化中的重要作用
1.1.4 短程硝化颗粒污泥技术的研究现状
1.2 计算流体力学
1.2.1 湍流模型理论
1.2.2 有限元分析软件COMSOL multiphysics简介
1.2.3 CFD在水处理应用中的研究现状
1.3 课题的提出
1.4 研究的目的和内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
2 短程硝化颗粒污泥反应器的数值模拟
2.1 硝化颗粒污泥实验
2.2 数值方法与计算方程
2.2.1 动力学参数测定方法
2.2.2 计算流体力学方程
2.3 数学模型的建立
2.3.1 创建几何模型
2.3.2 初始条件与边界条件
2.3.3 网格划分与求解器
2.3.4 数值模拟计算
2.4 数值模拟结果与讨论
2.4.1 速度分布
2.4.2 气相分布
2.4.3 溶解氧分布
2.4.4 颗粒分布
2.4.5 收敛性分析
2.5 本章小结
3 曝气方式对反应器供氧和混合情况的影响
3.1 程序代码编写
3.2 实验验证
3.3 数值模拟结果与讨论
3.4 本章小结
4 短程硝化颗粒污泥反应器结构优化研究
4.1 沉淀区倾角尺寸优化研究
4.1.1 数值模拟方法
4.1.2 数值模拟结果与分析
4.1.3 本节小结
4.2 高度尺寸优化研究
4.2.1 数值模拟方法
4.2.2 数值模拟结果与分析
4.2.3 本节小结
5 结论与建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]溶解氧对CANON颗粒污泥自养脱氮性能的影响[J]. 张姚,韩海成,王伟刚,王晓东,王亚宜. 中国环境科学. 2017(12)
[2]湍流模型对旋流燃烧数值模拟的影响[J]. 樊玉光,李年祺. 石油化工应用. 2017(09)
[3]低溶解氧条件下处理模拟城市污水的研究[J]. 王雪微,左金龙,李雪,鄂睿峰,杨鑫国,陈大祥,王笑悦. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]AOB溶解氧亲和力低于NOB条件下序批反应器中NOB淘汰的实现机制[J]. 吴军,张悦,徐婷,严刚. 中国环境科学. 2016(12)
[5]微通道中悬浮液流动及颗粒分布的CFD模拟[J]. 赵振敏,吕利平,李俊宏,陈文,董立春,秦莉晓. 高校化学工程学报. 2016(02)
[6]CFD在平板膜MBR设计及运行优化中的研究[J]. 张宇,吴志超,藏莉莉,李汉冲,王志伟. 环境工程学报. 2016(02)
[7]基于污染物临界粘附力的超滤动态过程的CFD模拟[J]. 崔海航,刘珺芳. 环境科学学报. 2016(10)
[8]荷兰DHV将好氧颗粒污泥技术Nereda在世界范围内快速推广[J]. 丁志恒. 水处理技术. 2016(01)
[9]城市化进程对氮循环格局及动态的影响研究进展[J]. 高群,余成. 地理科学进展. 2015(06)
[10]污泥颗粒化技术在废水处理中的应用[J]. 池勇志,丁然,张昱,杨敏. 生物产业技术. 2015(03)
硕士论文
[1]短程硝化过程控制条件和数学模拟[D]. 徐婷.扬州大学 2016
[2]上流式厌氧污泥床反应器流态模拟研究[D]. 张恺.东华大学 2014
[3]CFD对UASB反应器内流态的模拟研究[D]. 全丽君.湖南大学 2012
[4]不同COD/N条件下颗粒污泥的形成过程及稳定性研究[D]. 张婷.西安建筑科技大学 2010
[5]地下水开采引起地面沉降的数值模拟分析[D]. 唐金颖.东北大学 2008
本文编号：2978521
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